L'Aventure de Mme Muir a reçu une nomination aux oscars en 1947. Charles Lang a été nommé pour la cinématographie.
La fille de Mme Muir est interprètée par Natalie Wood. L'actrice qui sera consacrée plus tard pour ses performances dans La Fureur de vivre ou West side story n'a alors que neuf ans. C'est pourtant déjà son cinquième rôle au cinéma. On a pu notamment l'apercevoir l'année précédente dans Le Miracle de la 34ème rue de George Seaton.
Le scénario de L'Aventure de Mme Muir est signé Philip Dunne. L'homme collaborera à nouveau l'année suivante avec le tandem Joseph L. Mankiewicz/Rex Harrison sur le film Escape.
Le chapeau à plumes que porte Gene Tierney au début du film a été dessiné par son mari Oleg Cassini. Sa forme devait donner à l'actrice un ton légèrement ironique.
Les producteurs du film ont dû faire face à une difficulté importante. Gene Tierney s'était cassée la cheville juste avant le début du tournage. Ce dernier a été légèrement repoussé mais l'actrice a dû jouer alors qu'elle n'était pas remise et que la douleur continuait à la tenailler.
L'Aventure de Mme Muir avait initialement été prévu pour John M. Stahl, cinéaste surtout connu pour ses mélodrames comme Une nuit seulement (1933) ou Veillee d'amour (1939). Norma Shearer devait en tenir la vedette.
La musique de L' Aventure de Mme Muir a été composée par Bernard Herrmann. Le célèbre compositeur avouait, quelques années plus tard, s'être totalement identifié au personnage joué par Gene Tierney et avoir voulu retranscrire par la musique sa solitude. Il composera également la musique de L' Affaire Cicéron de Joseph L. Mankiewicz.
L'Aventure de Mme Muir a été refait deux fois pour la télévision. La première dans l'épisode Stranger in the night de la série Twentieth Century Fox Hour au milieu des années 1960, la seconde dans une série télé qui porte le même nom que le film et qui fut diffusé de 1968 à 1970. Hope Lange y tenait le rôle de Mme Muir tandis qu'Edward Mulhare était le fantôme du capitaine Daniel Gregg.
Les trois principaux comédiens du film ont tous joué avant ou après L'Aventure de Mme Muir une autre fois sous la direction de Joseph L. Mankiewicz. Gene Tierney a fait Le Château du dragon en 1946. On retrouve Rex Harrison dans Escape, Cléopâtre et Guêpier pour trois abeilles. Quant à George Sanders, il obtient un oscar du meilleur interprète dans un second rôle pour Eve.
Le mot "Muir" signifie "la mer" en gaélique. Les marins sont reconnus pour exprimer leur passion à la mer, en évoquant leur mariage à celle-ci ou encore en affirmant que la mer est la seule femme qu'ils aient jamais aimée... On peut alors faire le rapprochement avec la fascination du Capitaine Gregg pour Lucy Muir.
L’Aventure de Madame Muir est un des rares films produits par la 20th Century Fox à ne pas utiliser la fanfare de trompettes avec le logo de la production en ouverture du film. La musique que l’on entend est celle de Bernard Herrmann, compositeur du film.
Le tournage de L’Aventure de Madame Muir s’est déroulé à Carmel-by-the-Sea et à Palos Verdes en Californie, il s’effectua de novembre à février 1946.